微波技术期终试题答案 北京航空航天大学课程展示.docVIP

北京航空航天大学 2005～2006学年第 一 学期 微波技术 期末考试试卷（A）标准答案及评分标准 一、（本题35分）问答题 均匀无耗长线一般有几种工作状态？产生这几种工作状态的条件是什么？ 答案：有三种工作状态，分别是行波状态，纯驻波状态，行驻波状态（3分） 行波状态：当传输线为无限长或终端接与传输线的特性阻抗相等的纯电阻性负载时（1分） 纯驻波状态：当传输线终端为短路、开路或终端接纯电抗性负载时（1分） 行驻波状态：当传输线终端接一个一般性负载时（1分） 一均匀无耗传输线单位长度分布电感为L（亨/米）、单位长度分布电容为C（法/米），试写出此传输线的特性阻抗和传播常数的表达式并说明其物理意义。（判） 答案：，（1分） 反映了传输线周围介质和传输线几何结构参数特性（1分） 反映电磁波沿此长线的传播特性，，为线上波长（2分） 电磁波能在矩形波导中传播的条件是什么？若能传播，可传播的模式有哪些？这些模式完备吗？试说明之（判） 答：导通条件为：或或（1分），其中截止波数，截止波长，截止频率； 采用波数、频率、波长三者之一回答即可，若没有写明、或具体表达式，得1分。 模，，不能同时为0（1分）；若未说明模序数或，只回答出模，得0.5分；模，，均不能为0（1分）；若未说明模序数，只回答出模，得0.5分。 是完备的（1分）。其完备性是由三角函数（包括正弦函数和余弦函数）的完备性确定的，可证明，矩形波导中任何可能存在的场，都可以用TEmn和TMmn模的线性叠加来表示，因而它们是完备的（1分）。 写出归一化等效电压与非归一化等效电压、归一化等效电流与非归一化等效电流之间的关系。 （2分） （2分） （为传输线的等效特性阻抗1分） 证明在任意负载条件下，线上反射系数满足。 答案：（2分） （2分） 为终端处的反射系数 如图示，绘出矩形波导主模在截面1、2的电力线和磁力线分布示意图，并在截面2上指示出波的传播方向（判） 答：在截面1应绘出电磁场振幅力线图，电力线如图1蓝线所示（1分），磁力线如图1红线所示（1分）。 在截面2应绘出电磁场对应于某一时刻的瞬时场力线图，电力线如图2蓝线所示（1分），磁力线如图中红线所示（1分）。 根据坡印亭矢量的方向，波的传播方向应为从左向右（1分）。 图1 图2 圆波导内存在哪两种简并现象？其传输主模是什么？该模式截止波长与横截面圆半径a有什么关系？绘出该模式在横截面上电力线和磁力线分布示意图 存在E-H简并（1分）和极化简并（1分）； 传输主模为模（1分）； 截止波长为3.41a（1分）； 电力线（0.5分）和磁力线（0.5分）（均指横截面振幅力线）示意图如下图示： 二、（本题5分）写出如图所示、参考面间电路的归一化转移矩阵 （2分） 三、（本题10分）用圆图说明并联单枝节匹配的原理。解： （1）由于负载为容性，因此选取导纳圆图上半部分的一个点，以为半径做等反射系数圆，它与的圆相交于两点，（3分） ， （） （2）由于用容性短路并联单枝节进行匹配，因此（），于是选择点（2分） （3）由点顺时针转至点，所转的波长数为，则 （3分） （4）由的点逆时针转至导纳圆图的短路点，转过的波长数为，则（2分） 四、（本题15分）用空气填充的BJ-100（a×b=22.86 mm×10.16mm）矩形波导以主模传播10GHz的微波信号，求 （1）主模的截止波长、波导波长、传播常数和波阻抗 波在空气的波长mm，波阻抗Ω， 波型因子 mm（1分）；mm（1分）； rad/mm（1分）；或 rad/mm（rad/m）。 Ω（1分） 计算公式正确，结果错误，给一半分。 （2）（定性说明）若波导宽边尺寸增加一倍，上述各量如何变化？ mm（1分）， mm（1分），rad/mm（1分）， Ω（1分） （3）若尺寸不变，工作频率变为15GHz，此时波导中可能有哪几个模式传播？主模的截止波长、波导波长、传播常数和波阻抗又为多少? 频率改变，对应空气中波长为mm，导通条件为，即应该有，解得、、，可知波导内可传播模（1分）、模（1分）、模（1分）。 此时主模波型因子，故有 mm（1分），mm（1分） rad/mm（1分），Ω（1分） 五、（本题10分）如图所示一无耗对称双端口网络，输出端口接匹配负载，距输入端口处为电压波节点，，求该网络的矩阵。 根据无耗对称，有： （1.5分） （1.5分） （1.5分） （1.5分） (1分) 为： （2分）